Электролит для осаждения покрытий из тугоплавких металлов и способ его приготовления
(19)SU(11)1123321(13)A1(51) МПК 6 C25D3/54(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯк авторскому свидетельствуСтатус: по данным на 10.01.2013 - прекратил действиеПошлина:
(54) ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ ПОКРЫТИЙ ИЗ ТУГОПЛАВКИХ МЕТАЛЛОВ И СПОСОБ ЕГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ
Изобретение относится к гальваностегии, в частности к электролитическому осаждению вольфрама и молибдена из водных растворов. Известен электролит для осаждения покрытия из тугоплавкого металла, в частности вольфрама, содержащий триоксид вольфрама, едкий натрий и плавиковую кислоту. Из указанного электролита осаждают тонкие покрытия вольфрама (не более 5 мкм) с низким выходом по току. Наиболее близким к изобретению является электролит для осаждения покрытий из тугоплавких металлов, преимущественно вольфрама или молибдена, содержащий нормальный вольфрамат или молибдат натрия, соединения аммония, фтора и воду. Способ приготовления известного электролита включает смешение водных растворов нормальных вольфрамата или молибдата натрия, соединений аммония и гидрофторида. Недостатком указанного электролита и способа его приготовления является то, что покрытия осаждают с низкой скоростью (1,5 мкм/ч для вольфрама и 4 мкм/ч для молибдена при плотности тока 300 А/дм2), и высокое напряжение на ванне 22-23 В. Цель изобретения повышение скорости осаждения покрытий и снижение напряжения на ванне. Поставленная цель достигается тем, что в отличие от известного электролита для осаждения покрытий из тугоплавких металлов, преимущественно вольфрама или молибдена, содержащего нормальные вольфрамат или молибдат натрия, соединения аммония, фтора и воду, электролит, согласно изобретению, в качестве соединений аммония и гидрофторида содержит гидрофторид аммония при следующем соотношении компонентов: Нормальный вольфрамат или нормальный молибдат натрия
(в пересчете на туго-
плавкий металл), г 1,5-20
Гидрофторид аммония, г 70-250
Вода, л До 1
В отличие от известного способа приготовления электролита, включающего смешение водных растворов нормальных вольфрамата или молибдата натрия, соединений аммония и гидрофторида, способ по изобретению отличается тем, что водный раствор нормальных вольфрамата или молибдата натрия предварительно нагревают в интервале температур 90оС температура кипения раствора, и к нему добавляют водный раствор гидрофторида аммония. Электроосаждение ведут при 20-50оС и плотности катодного тока 100-500 А/дм2. Способ приготовления электролита, включающий нагрев водных растворов солей молибдена или вольфрама до температуры 90оС температура кипения раствора и последующее добавление к нему водного раствора гидрофторида аммония, позволяет сформировать в электролите активные формы оксофторвольфраматных и оксофтормолибдатных комплексов, способных восстанавливаться атомарным водородом с более высокой скоростью. Предельные значения концентраций компонентов выбраны из следующих соображений. Повышение концентрации тугоплавкого металла в электролите более 20 г/л ведет к получению неметаллических покрытий из промежуточных форм тугоплавких металлов. Понижение концентрации менее 1,5 г/л уменьшает скорость осаждения покрытия. При увеличении концентрации гидрофторида аммония более 250 г/л из электролита выпадает осадок. Снижение концентрации гидрофторида аммония менее 70 г/л приводит к осаждению слишком тонких пленок. Плотности тока более 500 А/дм2 не рекомендуются ввиду сильного разогрева электролита и снижения вследствие этого скорости роста осадка. При плотности тока менее 100 A/дм2 cкорость осаждения покрытия становится слишком малой. П р и м е р. Электролиты готовили согласно описанию, при этом растворы нормальных вольфрамата и молибдата нагревали до кипения. Электроосаждение вольфрамовых и молибденовых покрытий проводили при 30оС, плотности катодного тока 300 А/дм2 в течение 1 ч. Покрытия наносили на медный катод площадью 1 см2. Конкретные составы электролитов, свойства электролитов и покрытий приведены в табл. 1 и 2. О качестве получаемых покрытий судили по величине стационарного потенциала, измеренного непосредственно в рабочем электролите. Стационарные потенциалы осадков молибдена, полученных по изобретению и известному способу, одинаковы и составляют: 0,220 В (отн. н.в.э.), для вольфрама потенциал равен 0,150 В в случае изобретения способа и 0,145 В, если получать из известного электролита. Это свидетельствует о том, что на электроде получаются практически одинаковые материалы. Для подтверждения этого были проведены исследования свойств вольфрамовых покрытий. С целью контроля степени восстановления ионов тугоплавкого металла определялась концентрация водорода и кислорода методом вторичной ионно-ионной эмиссии. Ионный водородный ток, соответствующий концентрации водорода, составил 2х10-11 А и 13х10-12 А для материалов, полученных по способу предлагаемому и известному соответственно. Изучали также эмиссионные свойства вольфрамовых покрытий, а именно, определена контактная разность потенциалов (КРП). При этом в обоих случаях был получен также одинаковый результат. Эти данные свидетельствуют об идентичности материалов, полученных по предлагаемому и известному способам. Определение отражательной способности покрытий определяли с помощью кремниевого фотодиода для видимого солнечного света. Как видно из таблиц, электролит, согласно изобретению, позволяет повысить скорость осаждения вольфрама и молибдена, снизить напряжение на ванне и таким образом снизить расход электроэнергии. Электролит может быть применен в производстве электронной аппаратуры в тех областях техники, где используются покрытия тугоплавких металлов.
Формула изобретения
Нормальный вольфрамат или нормальный молибдат натрия (в пересчете на тугоплавкий металл), г 1,5 20
Гидрофторид аммония, г 70 250
Вода, л До 1
2. Способ приготовления электролита для осаждения покрытий из тугоплавких металлов, включающий смешение водных растворов нормальных вольфрамата или молибдата натрия, соединений аммония и фтора, отличающийся тем, что водный раствор нормальных вольфрамата или молибдата натрия предварительно нагревают в интервале температур 90oС температура кипения раствора и к нему добавляют водный раствор гидрофторида аммония.
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 36-2000
Извещение опубликовано: 27.12.2000